一种苄醇加氢制备异丙苯的反应器和反应系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种苄醇加氢制备异丙苯的反应器和反应系统和方法，该反应器从下而上依次包括进料段、反应段和出料段，所述进料段在同一水平面上设置L个气液双相非预混式双通道喷管，其中，L≥2，每个所述喷管的射流轨迹通过反应器水平截面的圆心；所述双通道喷管包括围绕管轴由内及外设置的内通道和外通道；所述出料段包括气相出料口和液相出料口。本发明专利技术的反应器，采用气液双相非预混方式进料，利用液相射流剪切作用破碎气体，可使气体更均匀的溶解在液相中，此外通过多组喷管射流进料，可以强化气液双相混合，有利于加强物料相间的热质传递效果，减少了副反应的生成，提高加氢反应的传化率和产物的选择性。化率和产物的选择性。化率和产物的选择性。

【技术实现步骤摘要】
一种苄醇加氢制备异丙苯的反应器和反应系统和方法


[0001]本专利技术涉及一种苄醇加氢制备异丙苯的反应器和反应系统和方法。

技术介绍

[0002]环氧丙烷(PO)是除聚丙烯和丙烯腈外的第三大丙烯衍生物，是一种重要的有机化工原料。环氧丙烷最大的工业用途是制备聚醚多元醇、丙二醇和各类非离子表面活性剂，其衍生物广泛用于汽车、建筑、食品、烟草、医药及化妆品等行业。以生产的下游产品近百种，是精细化工产品的重要原料。
[0003]PO的生产工艺主要有四种：氯醇法、共氧化法(联产苯乙烯的共氧化法，简称PO/SM法和联产叔丁醇的共氧化法，简称PO/TBA法)、双氧水氧化法(HPPO法)和异丙苯氧化法(CHPPO法)。目前，我国的PO装置大多采用氯醇法，然而由于该工艺引入氯气作为原料，会对设备造成严重腐蚀，此外产生的含氯废水对环境会造成严重污染。
[0004]共氧化法通过有机过氧化物和丙烯发生环氧化反应生成环氧丙烷，并副产有机醇，该工艺克服了氯醇法存在装置严重腐蚀、污水多的缺点，具有产品成本低和环境污染小的优点；然而在共氧化法生产过程中，PO是产量较少的联产品，其成产成本受联产物市场价格影响较大。双氧水氧化法具有工艺相对简单、产品收率高、无副产物等优点，然而该工艺受原料成本和原料储运等限制，使其整体投资相对较高。
[0005]异丙苯氧化法(CHPPO法)本质是共氧化法的改进，与共氧化法的主要区别在于使用异丙苯代替了乙苯或异丁烷，其中异丙苯循环使用，不联产其他产品。该工艺主要包括异丙苯氧化工序、丙烯环氧化工序和二甲基苄醇氢解工序以及相应的分离工序。与其他工艺相比，CHPPO法具有转化率和选择性非常高、工艺路线短、设备投资少、无联产物和经济效益更稳定等优点。二甲基苄醇氢解反应是PO
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CHP工艺的核心反应之一，关系到该过程异丙苯的消耗以及相关的分离过程等。
[0006]二甲基苄醇氢解反应是气液固三相反应，目前通常采用固定床和滴落床形式。在加氢反应过程中，氢气在液体中的溶解度是影响加氢反应速率以及原料转化率的重要因素。然而采用固定床和滴落床形式会存在气液分布不均等问题，导致原料转化率不足、引发聚合从而影响催化剂寿命等问题。
[0007]CN104907009B公开了一种反应器，该反应器包括1或2组喷射器，每组喷射器包括2个喷射器，两者分布在同一个平面且互为对称，采用该反应器能够实现物料的高速对撞混合，强化反应物料间的相间混合，增强热质传递效果，提高了过氧化氢异丙苯与环氧丙烷的选择性。
[0008]CN104556174公开了一种撞击流反应器，该反应器包括气液反应器、连通管和液液反应器。该反应器结构简单、操作灵活，有效地强化了气液两相、液液两相之间的传质。
[0009]CN205995420公开了一种气液两相射流反应器，该反应器包括反应器、蒸发器、闪蒸罐。该反应器利用高速液体射流的剪切作用来破碎气泡，实现气液两相的高效分散混合，具有流程简洁、反应器结构简单、气液混合效果好等优点。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于针对现有技术的缺陷，开发一种新型气液固三相反应器。
[0011]根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供一种苄醇加氢制备异丙苯的反应器，该反应器从下而上依次包括进料段、反应段和出料段，所述进料段在同一水平面上设置L个气液双相非预混式双通道喷管，其中，L≥2，每个所述喷管的射流轨迹通过反应器水平截面的圆心；所述双通道喷管包括围绕管轴由内及外设置的内通道和外通道；所述出料段包括气相出料口和液相出料口。
[0012]根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供一种苄醇加氢制备异丙苯的反应系统，该系统包括M+1个串联连通的反应器，所述反应器为本专利技术所述的反应器，其中，M≥1。
[0013]根据本专利技术的第三方面，本专利技术提供一种苄醇加氢制备异丙苯的方法，该方法在本专利技术所述的反应系统中进行，所述反应器为加氢反应器，该反应系统包括：第一加氢反应器、第二加氢反应器、
……
、第M加氢反应器和第M+1加氢反应器，该方法包括：
[0014]a)将氢气与第一加氢反应器液相出口产物进行换热对氢气进行预热，预热后的氢气作为第一加氢反应器的气相原料通入第一加氢反应器下部，反应后的气相产物通入第二加氢反应器下部，以此类推，第M加氢反应器气相产物通入第M+1加氢反应器下部，最终第M+1加氢反应器上部气相产物经增压后循环回第一加氢反应器中；
[0015]b)将反应原料二甲基苄醇通入到第M+1加氢反应器下部，反应后的液相产物分为两部分，第一部分循环回第M+1加氢反应器中，另一部分通入到第M加氢反应器下部，以此类推，第一加氢反应器液相产物一部分循环回第一加氢反应器中，另一部分经过纯化收集得到反应产物；
[0016]其中，步骤a)和步骤b)同时进行，各个所述加氢反应器的气相进料和液相进料均通过各自的双通道进料喷管进料；优选所述气相进料通过内通道进料，所述液相进料通过外通道进料。
[0017]本专利技术的反应器，采用气液双相非预混方式进料，利用液相射流剪切作用破碎气体，可使气体更均匀的溶解在液相中，此外通过多组喷管射流进料，可以强化气液双相混合，有利于加强物料相间的热质传递效果，减少了副反应的生成，提高苄醇加氢反应的传化率和产物的选择性。
[0018]本专利技术的反应器，可以提前使气液双相间壁式换热，使气液双相反应物在进入反应器之前达到热平衡，可减少由于进料温差带来的热力学损失，此外还有利于通过控制反应器进料温度对催化剂床层进行精确控温。
[0019]本专利技术的反应方法，气相反应物和液相反应物均通过双通道进料喷管进料，并且在喷管中气液双相间壁式换热，使气液双相反应物在进入反应器之前达到热平衡，可减少由于进料温差带来的热力学损失，更有利于控制反应器入口温度；气液相反应物经喷管喷入反应器下段，在剪切、碰撞的作用下，混合充分；随后进入反应器反应段催化剂床层中，扩散至催化剂表面，在催化剂表面活性位上活化、解离并反应，反应产物从催化剂表面脱附扩散出来；随后进入反应器上段，在一定温度、压力条件下气液分相，其中气相产物经顶部气相出料口出料，液相产物经侧壁液相出料口出料。
[0020]综上，本专利技术具有如下优势：
[0021]1、本专利技术采用气液双相非预混方式进料，利用液相射流剪切作用破碎气体，可使
气体更均匀的溶解在液相中。
[0022]2、采用气液双通道喷管进料，可以提前让气液双相间壁式换热，使气液双相反应物在进入反应器之前达到热平衡，可减少由于进料温差带来的热力学损失，此外还有利于通过控制反应器进料温度对催化剂床层进行精确控温。
[0023]3、优选采用逆向进料形式，可增大物料间浓度梯度，提高物料的利用率。
[0024]4、通过多组喷管射流进料，可以强化气液双相的混合，有利于加强物料相间的热质传递效果。
附图说明
[0025]图1为根据本专利技术的一种优选实施方式的反应器结构示意图；
[0026]图2为根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种苄醇加氢制备异丙苯的反应器，该反应器从下而上依次包括进料段、反应段和出料段，其特征在于，所述进料段在同一水平面上设置L个气液双相非预混式双通道喷管，其中，L≥2，每个所述喷管的射流轨迹通过反应器水平截面的圆心；所述双通道喷管包括围绕管轴由内及外设置的内通道和外通道；所述出料段包括气相出料口和液相出料口。2.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述内通道设置为气相进料，所述外通道设置为液相进料；或者所述外通道设置为气相进料，所述内通道设置为液相进料；优选所述内通道设置为气相进料，所述外通道设置为液相进料。3.根据权利要求1或2所述的反应器，其中，L为2
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10，优选为2
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5；和/或所述内通道截面积与外通道截面积的比值为0.05
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5，优选0.2
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0.5；和/或进料段喷管轴向圆心设置高度与所述进料段垂直高度的比值为0.2
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0.8，优选0.4
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0.6。4.根据权利要求1
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3中任意一项所述的反应器，其中，所述双通道喷管进料端结构为扇形、锥形或液柱流，优选为锥形；和/或所述喷管结构为圆形、椭圆形或方形，优选为圆形。5.根据权利要求1
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4中任意一项所述的反应器，其中，进料段高度与进料段直径的比值为0.5
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2，优选1.2
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1.8；和/或进料段喷管轴向圆心设置高度与所述进料段垂直高度的比值为0.2
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0.8，优选0.4
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0.6；和/或进料段直径与反应段直径的比值为0.2
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3，优选0.5
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1；和/或出料段直径与反应段直径的比值为0.5
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3，优选0.9
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1.5。6.根据权利要求1
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5中任意一项所述的反应器，其中，该反应器还包括：设置在进料段与反应段之间的进料分布器；所述出料段顶部设置所述气相出料口，侧壁设置所述液相出料口。7.根据权利要求1
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6中任意一项所述的反应器，其中，所述反应器为加氢反应器，所述反应段设置为加氢反应段，装...

【专利技术属性】
技术研发人员：高瑞，李木金，杨卫胜，施德磐，赵鹏，王启华，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：